Coupling Capacitor
저항이나 inductor같은 부품들도 높은 주파수에선 다른 형태로 보일것.
Surface Mounted Device (표면 장착형 부품) 장점
- 단자의 길이가 짧아도됨 → 기생적인 L 값이 작아질 수 있다
- 반대편에도 부품을 붙일 수 있다. (양면기판 사용가능)
- L 뿐만 아니라 다른 기생적인 성분들도 작게 만들 수 있음.
Resistance 의 반대 개념 conductance : 저항이 작아지면 전류가 잘 흐른다. 옴의 법칙 R = V/I
두 단자 사이에 전압차가 있는데 전류가 흐르지 않는다 → open
Power를 공급할 수 있어야 전원이다. 전류를 많이 공급할 수 있는 충전기가 비싸다.
환경을 생각하면 저전력이 좋음. 스마트폰, 자동차 저전력 회로를 구현하는게 좋다. Power를 적게 먹게 하려면 일반적으로 전압을 줄인다.
Power 소모 = 열
True RMS Multimeter
RMS (Root Mean Square) 란? - 교류가 공급하는 평균전력 (power)를 계산하기 위해서 인위적으로 만든 값
100Vrms와 100VDC는 같은 파워
Sine 파 일때만 정확한 RMS값이다. Sine 파가 아닌교류파형의 RMS값을 정확하게 측정하는 방법? - 열 측정
C,L 에너지를 저장하는 소자. R 에너지를 소비하는 소자. 저항이 열을 못견디면 타버린다 → 회로가 망가짐. 저항에서 중요한 규격 : 저항값, 저항의 오차가 2% 1% 인것 정밀저항
정격 (rated power) 전력 규격: 저항이 가지는 power에 대한 규격. 넘어가면 안됨
저항외부의 온도에 따라서 열받는게 달라짐. Power De-rating Curve
온도가 1도씨 바뀔때 백만분의 몇옴정도 바뀐다 → 1ppm
온도의 변화에 따라 저항의 값이 크게 바뀌는 저항 RTD (Resistance Temperature Detector): 온도측정용 sensor로 사용
휘스톤 브리지 회로
저항값의 미세한 변화를 전압의 변화로 바꾸어준다. 할 수 있는 것들이 많아진다. Op-amp로 증폭, 디지털 회로로 변경, 온도 측정센서 등.
센서 : 외부 환경의 물리적인 변화를 전기적인 변화로 바꾸어주는것. 전압, 전류, 저항값의 변화 등.
Capacitor 값 읽는법
인덕터의 고주파 등가 모델: RLC 병렬
인덕터에서 DCR의 의미 : 구리선 자체가 가지고 있는 저항성분 → inductor가 동작하면서 power소모가 일어난다 → 열이 난다.
저항에서는 정격전력이 중요!
Capacitor에서는 정격전압이 중요! - capacitor를 물통이라 생각했을 때 q라는 전하를 물, 물의 높이가 전압. Q = CV (콱 씨버). 물이 넘치면 capacitor가 망가진다 → 너무 큰 전압이 걸리면 절연체가 파괴된다.
Inductor에서는 정격전류가 중요!
열: 20도씨를 기준으로 60도가 될때 까지만 사용해라. DCI2/I_DC2
자속 Magnetic Flux Φ_max ∝ I = LI
L 값이 떨어져도 30% 이상 떨어지지 않는 한도내에서 전류를 흘려줘라 DCI1.
Power/ Ground Bounce
IC의 출력단이 switch와 연결되어있음
CMOS 공정: NMOS와 PMOS를 동시에 만들어서 하나의 실리콘 웨이퍼 안에 넣어서 동작
Complementary MOS 위 pmos 아래 nmos: 한놈이 on 되면 한놈이 off
전압이 출렁거리지 않게끔 전원공급단에 capacitor를 달아준다. (물탱크같은 역할 → 어느정도 큰 용량이 필요함 uF 정도면 큼) → Decoupling capacitor
위쪽 on 아래쪽 off → 논리 1
위쪽 off 아래쪽 on → 논리 0
Pcb 전원패턴쪽 기생적인 L 존재. 전류가 흐르지 않다가 switch가 눌리는 순간 전류가 흐름 그 결과로 전압이 걸림. 위쪽 switch가 on 되는 순간 Inductor에서 빠진 전압만큼 출렁거림 ⇒ 전압의 Bounce 현상. 방지하기 위해 capacitor를 달아준다. RLC 직렬형태로 보이게 됨.
Capacitor가 가지는 저항성분 (Impedance)이 V 자 모양의 특성이 된다.
Vcc 입장에서 보는 RLC 직렬과 패턴에 기생하는 L이 병렬로 연결되어있다. ⇒ 전체 impedance가 줄어듦 ⇒ 전압이 줄어듦 ⇒ bounce가 줄어듦.
높은 주파수에서 impedance의 값을 작게 유지하고 싶으면 공진 주파수를 하나더 만들어주면 됨. → capacitor를 병렬로 하나 더 달면 됨. 더 작은 용량의 c를 추가할수록 공진 주파수는 훨씬더 높아진 대역만큼 쓸 수 있음.
Power Distribute Module
Ground 쪽에도 기생적인 L 존재
Ground 쪽 bounce 를 막는 법 : 회로적인 방법 x, 유일한 방법 ground pattern에 존재하는 L 값을 작게 만들어야됨. Ground pattern을 그릴때 길이를 짧게 폭을 넓게 그려야됨(선이 아닌 면적).
Bouncing 을 해결해보자
Noise가 줄어든 것을 확인할 수 있다.
출렁거림이 넘어가는걸 막아준다 → Decoupling Capacitor
우회 capacitor는 꼭 noise만 잡아 빼는 역할은 아니다. 신호를 잡아 뺄 수도 있음.
비즈
케이블에 적용되는 비드 모니터 HDMI 케이블같은 곳에 달려있는것
비드의 역할 : pcb 회로에서 고주파 noise를 줄이기 위함.
RLC 병렬을 한번 지나고 저항 직렬을 지나감. 신호를 DC처럼 낮은 주파수로 가정.
세갈래길에서 어디를 통해서 지나갈꺼냐? L이 short로 보이기때문에 inductor를 통해서 지나감. R2는 어쩔 수 없이 지나감. Bead는 낮은 주파수에게 R2 라는 저항으로 보이게 된다. R2저항값 : 밀리옴 (굉장히 작음) → 저항이 거의 0 → 낮은 주파수 잘 통과한다.
점점 높은 주파수 → inductor의 저항값이 점점 증가 (sL) → L, C 병렬로 연결되어 병렬 공진이 생김 → open으로 보임 → R1+R2 저항값으로 보임 (공진주파수 근처에서)
더 높은 주파수에서는 capacitor를 통해서 지나간다 → cap의 저항특성 점점 줄어듦. (THz 보다 높아서 별로 고려하지 않는다).
낮은 주파수 잘 통과, 높은 주파수 잘 통과 못함 → low pass filter → inductor 역할이 같음. 비드가 상대적으로 높은 저항으로 보이는 영역 : 고주파 noise영역 (수십~수백 MHz) 에서 noise를 잡는다. 비드가 100MHz일 때 임피던스 100옴이면 100옴 비드 .
Noise를 잡을 때 입구에서 잡는다. 비드를 거치고 나면 DC 성분 잘 통과, 고주파 노이즈 줄어듦.
비드와 inductor의 역할이 같은데 왜 비드를 사용?
- IC의 전원공급단자에 decoupling capacitor가 달려있음. L과 C가 연결된 회로 → 공진이 생김. Inductor를 달려면 resistor를 추가로 달아서 RLC로 만들어줘야됨.
비드와 C가 연결되는것은 괜찮음?
- 비드 자체가 RLC 병렬 이어서 튀는 값이 생기지 않음.
TDK 비즈 데이터시트
오차가 크다 → 정확하게 사용하는것이 아니다. 경험에 의해서 값을 선택. 내가 원하는 만큼 노이즈가 줄어들면 됨.
R2 저항: DC resistance (작을수록 좋다)
직렬로 배치. 전류가 관통해서 지나가야됨. 지나갈 수 있는 전류의 최대크기가 정해져 있음. (Rated Current : 정격전류) 항상 확인해야됨. 얼마만큰의 전류가 흐를 수 있는지 먼저 확인해야됨.
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